基于非连续性特点的盘式拉杆转子轴承系统弯振动力学研究

论文摘要

随着燃气轮机技术的不断发展,盘式拉杆转子获得了较为广泛的应用。该类转子具有非连续性和非整体性的结构特点,这使得该种转子的振动特性与一般连续整体转子有较大区别。现有转子动力学的研究对象主要为连续整体转子,对盘式拉杆转子做振动计算时往往以连续整体转子对待,或用刚度系数修正的办法做近似处理,所得结果均不太理想,难以满足工程实际的需求。因此,有必要从理论上对这一课题做进一步深入的研究和探讨。针对盘式拉杆转子非连续性和非整体性的结构特点,本文对盘式拉杆转子各耦合接触处(轮盘接触界面、拉杆与轮盘耦合接触处)提出了三条基本力学假设。在将键合图模态分析法推广到连续梁弯曲振动模态分析的基础上,结合力学假设,建立了盘式拉杆转子弯曲振动的键合图耦合动力学分析理论模型。用所建模型对一试验盘式拉杆转子进行理论计算,所得结果与试验结果对比分析表明本文所建模型计算结果与实测结果吻合较好,且计算精度比以往用连续整体转子模型或用刚度系数修正法计算有较大提高,同时各计算结果对比也表明盘式拉杆转子的结构特点会使其固有频率有所降低,其值对轮盘接触面间当量弯曲刚度值较敏感。在进一步考虑轴承效应后,建立了盘式拉杆转子轴承系统动力学理论分析模型。计算表明,盘式拉杆转子的结构特点对其临界转速同样有着较大的影响,是计算中不可忽视的因素,其中轮盘表面加工精度的提高、拉杆预紧力的增大和轮盘级数的减少会使其临界转速值提高,而拉杆尺寸的增大将使其临界转速值降低。以上研究结果解决了工程实际中计算盘式拉杆转子轴承系统振动特性精度不高的问题,同时也给拉杆转子的设计提供了一定的参考,具有重要的应用价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 转子动力学研究概况
• 1.2 盘式拉杆转子在燃气轮机中的应用及其研究现状
• 1.3 本文课题的来源、研究意义及主要研究内容
• 1.3.1 本文的研究意义
• 1.3.2 本文研究方法的选择
• 1.3.3 本文研究的主要内容
• 第二章 基于键合图法的连续转子模态研究
• 2.1 键合图基本概述
• 2.1.1 键合图中描述结构常用的变量
• 2.1.2 元件的键合图模型
• 2.2 键合图模态分析法简介
• 2.2.1 键合图模态分析法的基本逻辑及具备的功能
• 2.2.2 键合图模态分析法基本原理
• 2.3 Timoshenko梁双功率流键合图模型的提出
• 2.3.1 连续梁的离散化
• 2.3.2 梁单元状态方程的推导
• 2.3.3 梁边界条件的键合图模型
• 2.3.4 几种典型支撑梁的键合图模型
• 2.4 基于键合图法的连续转子模态分析实例
• 2.5 本章小结
• 第三章 盘式拉杆转子弯曲振动理论分析模型的建立
• 3.1 各耦合接触处力学假设
• 3.2 盘式拉杆转子键合图模型的建立
• 3.2.1 拉杆轴向振动的键合图模型
• 3.2.2 拉杆横向振动的键合图模型
• 3.2.3 各耦合接触处的键合图模型
• 3.2.4 盘式拉杆转子弯振键合图模型
• 3.3 本章小结
• 第四章 盘式拉杆转子弯曲振动的试验测试及数值计算
• 4.1 实验目的及方案
• 4.2 实验结果及分析
• 4.3 实验模型转子弯曲振动的数值计算
• 4.4 计算结果及分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 滑动轴承支承的盘式拉杆转子临界转速研究
• 5.1 油膜力的线性化
• 5.2 支承的简化模型
• 5.3 盘式拉杆转子轴承系统动力学模型及临界转速计算
• 5.4 计算实例及结果分析
• 5.5 本章小结
• 第六章 全文总结及展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间主要研究成果